安全工程人机课程设计主题设计.docx

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安全工程人机课程设计主题设计

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汽车驾驶室座椅和方向盘的人机关系

随着我国加入WTO和经济全球化，我国汽车企业面临巨大的挑战，其竞争的焦点是怎样充分满足顾客的需要。

而调查表明，随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对汽车的性能（诸如：

动力性、经济性、舒适性以及安全性等）要求越来越高。

其中，舒适性和安全性更是近年来的热点，而这两项性能与驾驶室设计的宜人性有很大关系。

驾驶室设计的宜人性不仅关系到驾驶员的舒适、安全和身心健康，而且进一步影响到整车性能和市场竞争力。

因此，开展汽车驾驶室设计的宜人性评价研究，确定宜人性的评价指标，建立规范化的分析与评估方法，为车辆驾驶宜人性提供理论性依据，具有十分重要的意义。

1.人体尺寸参数

汽车驾驶室进行人机设计数据

于GB/T10000—1988和GB/T13547—1992《工作空间人体尺寸》。

所运用的数据如下表所示：

表2-1人体主要尺寸单位：

mm

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2.座椅和方向盘的整体设计

汽车驾驶室的宜人性，即是“机宜人”，指的是驾驶室的设计要充分考虑驾驶员的体质、生理、心理、智力、审美以及社会价值观念等素质条件的要求，包括：

信息显示既便于接受又易于做出判断；操

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纵元件的尺寸、力度、位置、结构、形式均适合操作者的需要；座椅的设计应保证驾驶员的乘坐舒适性；方向盘的适用得心应手，能充分发挥适用效率；驾驶员所处的作业环境舒适安全，有利于人的身心健康，能充分发挥人的功能。

驾驶室内部空间设计时，在人和车有可能发生干涉的地方都应该合理设计，确保乘坐舒适性和撞车安全性。

为此，要求：

驾驶室顶棚的高度应保证驾驶员坐在座椅上时头部与顶棚间有一定间隙；后风窗与驾驶员头部间留有活动空间；驾驶员的膝部空间直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度，膝部空间主要指仪表板下方与膝部活动的空间，其设计应以膝部包络线为依据。

因而所选指标为：

顶棚高度，膝部空间高度、宽度。

3.座椅的整体设计

座椅是驾驶员直接接触的必备物件，所以座椅的舒适性将直接影响到驾驶员的心理及生理是否得到满足以及舒适。

座椅设计的宜人性评价指标选择主要考虑：

座椅的尺寸是否适合人体的测量值；是否能保证人体具有良好的作业姿势；座面是否舒适。

依据GB/T14774——1993《工作座椅一般人类工效学要求》，评价指标为座椅结构参数（包括坐高、坐深、座面倾角、腰靠长、腰靠宽、腰靠厚、腰靠高、腰靠圆弧半径、倾覆半径、腰靠倾角）和座面舒适性。

椅面高度应使驾驶员大腿接近水平、小腿自然放直，即保证不因椅面过高而使大腿肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷。

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4.座椅的局部设计

4.1坐深

坐垫前端至靠背表面之间的距离。

该尺寸不能太大。

正确的座深应使靠背方便的支持腰椎部位。

如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则作者必须向前缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持。

这两种坐姿都是不舒服的。

为适应绝大多数驾驶员，座深应当按照较小百分位的群体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身材高大的人只要小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。

4.2座宽

座宽必须能容纳身材粗壮的人。

参考尺寸时臀宽，以女性群体尺寸上限为设计依据；为使驾驶员能调整坐姿，座宽取适当大于臀宽。

座宽已不能太大，否则肘部必须向两侧伸展以寻取支撑，这样会引起肩部疲劳。

另外座宽受车宽的限制。

4.3座面倾角

指座面与水平面所夹角度。

座面后倾的作用有亮点：

一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠靠背，获得支持，可以降低背肌静压。

二是防止坐者从座缘滑出座面，这对于经常处于震动颠簸环境中的驾驶员座椅非常重要。

但是如果座面过分后倾，进行驾驶操作时，脊椎因身体前屈而会被拉直，破坏正常的腰椎曲线，形成一帧费力的姿势，同时还会压迫腹部，长期驾驶会造成生理上的伤害。

因此请教不能太大，一般为4～8度。

坐垫表面最好有与臀部形态相适应的曲面。

4.4椅垫

坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量肌肉，人体重量的75%左右由约25平方厘米的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。

若在座面上加上软硬适度的坐垫，则测试研究表明，座与坐垫上的臀部压力值大为降低，而接触支承面积也由900平方厘米增达到1050平方厘米，使压力分散。

坐垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势，因为身体可以适度的陷入坐垫。

坐垫的软硬要适度。

过硬的坐垫不足以起到预想的作用；太软则是身体陷入其中，无法得到应有的支持，造成坐姿不稳，而身体为了维持一定的姿势，不得不使肌肉紧张，疲劳则很快产生。

5座椅材质

汽车座椅调节大致可分为手动与电动两种，而面料材质的不同才是座椅的真正差距所在。

一般家用车座椅分三类：

1.针织面料和化纤面料2.仿真皮座椅3.真皮座椅。

5.1电动真皮座椅

首先给大家介绍一下奢华的电动真皮座椅。

高档车的真皮座椅做工非常讲究，一般来说材质的选择决定了整车的档次与品位。

顶级豪华车一般都选用整张的小牛皮作为标准配置。

这种面料柔软舒适，透气性好，长时间使用也不会变硬及退色。

经过特殊工艺处理后防水防烫，排列均匀的散热孔让驾驶者在炎热的夏天也不会感到

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闷热。

所有顶级车的座椅都带有自动加热功能，在冬天和寒冷的地区，这种配置的作用更加突出，驾驶者足不出户就可以通过智能驻车加热，为自己提供了一个温暖的环境。

同时，豪华车的座椅都带有电动调节功能，也就是座椅的前后、上下、仰合角度和腰部支撑等都是电动的。

包括头枕的高低，都是只需要一个按钮来完成。

而且个别车还带有座椅记忆功能。

当您上车后，选择好自己习惯的座椅角度及高度，电脑会自动将数据储存起来，无论谁来驾驶这辆车，只需要您手指头一动，就恢复到您的习惯位置了。

并且，当发动机熄火后，座椅会自动退到后边，方便乘客下车，而开启发动机的同时，座椅又“忠实”地回到了您所想要的位置，人性化的设计配合高科技的制作工艺，就形成了这种奢华的汽车座椅。

当然，好马配好鞍，这种顶级座椅只配给了那些豪华车，一般的家庭轿车和中级车就很少有这种配置了。

真皮座椅也有贵贱之分，普通真皮座椅的特点是在选择材质上有别于高档真皮座椅。

一般普通座椅通常采用的也是牛皮，但选择的部位不同，而且为了节省成本，通常也是分开裁剪而成。

一张牛皮按照不同尺寸裁减成合适的部位，并且和其他的牛皮缝在一起，如靠背或头枕等并不是出自一张牛皮，仔细观察能看到皮座椅连接处的皮革表面纹路不同，事实上这一点这并不影响使用。

因为普通真皮座椅与人造麂皮座椅之间的差距不大，但考虑到环保和成本等因素，在将来普通真皮座椅必将被取代。

5.2针织面料和化纤面料

针织面料和化纤面料的座椅。

一般这种面料的座椅被广泛用于中

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低挡家用车，这种面料的特点是透气性好，重量轻，价格便宜等特点，10万元以下的家用车配备的基本上都是这种产品。

缺点是在夏天这种面料会吸汗，相对清洁起来就有难度了。

但是很多人在夏天加一层凉席，这样就好很多。

这种面料的清洁很简单，只需要购买专用的清洁剂，定期清洁即可。

现在市面上的清洁剂种类很多，以泡末清洁剂最为常见。

很多消费者在买完后怕脏，精心挑选了自己喜爱的坐套，也为自己的爱车增加了几分情调。

5.3仿真皮座椅

仿真皮座椅也分为两种：

人造麂皮和人造革材质。

高档的仿真皮座椅是由什么做成的呢？

随着人们对大自然生态环境的关注，很多国家已经禁止使用真正的动物皮毛作为服装面料或皮革制品，取而代之的是人造麂皮。

这种材质被广泛应用于造鞋业、工业等广泛的领域。

同时也大量用于汽车制造业。

目前很多高档轿车也选用此类产品。

它的特点是柔软性好，透气性好，易于清洁，无异味，使用寿命长和价格低廉等特点。

它唯一与真皮座椅的区别就是透气性比真皮质地略逊一筹，但这点差距几乎是感觉不到的。

廉价的仿真皮座椅实际上就是人造革质地的面料，它的特点是比针织面料“显得”有档次，但是质地坚硬，丝毫没有真皮座椅的柔软性，透气性更是不敢恭维。

夏天就象塑料布一样丝毫没有散热性可言，而冬天又像坐在金属上一样寒冷。

时间长了，还会出现表面龟裂等现象发生。

但由于成本低廉，新车的人造革仿皮座椅外加上塑料的仿桃木内饰让这些车看上去“够档次”，所以仍有部分汽车还在使用这种

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质地的座椅。

随着汽车产品的增多，目前很多消费者已经逐渐放弃了那些华而不实的仿真皮座椅，取而代之的则是针织面料座椅。

目前仿真皮座椅在许多家用车中已经逐渐被淘汰。

识别这种面料的关键是人造革质地的仿皮座椅在很多折叠处都有死褶，如果在购买时将部分面料折叠一下，就很容易出现死褶，摸上去手感质地坚硬，那么基本上就可以认定这种是人造革仿真皮座椅了。

笔者建议消费者在选择汽车时切记不要选用此类产品。

5.4特殊类座椅

很多年轻人喜欢将自己的爱车进行改装，以达到突出自己个性的目的。

绚丽的车贴，轰鸣的排气管，方向盘改和装赛车用的桶式座椅成为了他们的首选。

赛车用的桶式座椅有哪些特点呢？

和普通的座椅又有哪些区别呢？

下面我将为大家介绍一下比赛用的桶式座椅的特点。

一般专业的桶式座椅比普通的高度要低很多，并且没有仰合及前后调节，因为真正的赛车是为了一个车手所设计，座椅位置也是完全按照他的身材量身定制，完全焊死在车底部的钢架上。

多余的调节系统不仅会增加重量，且容易出现故障。

赛车座椅通常由硬塑料或碳纤维为骨架，外边包上轻质的防滑面料，靠背的上方通常有用于专业安全带通过的孔，并且在腰部及头部两侧都有保护支撑，这样可以将赛手完全捆绑在座椅上，防止急速过弯时离心力对车手的影响。

靠背和坐垫基本是呈90度夹角固定死的，可想而知这样的座椅是毫无舒适性可言的，它的目的只有一个，那就是安全第一。

当然如富士翼豹等

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专业赛车在出厂时就把赛车座椅作为了标准配置。

厂家在满足大家对赛车产品渴望的同时，也配备了可调节的赛车座椅，因为毕竟不是每一个人都要去参加比赛。

赛车座椅中如世界著名品牌SPARCO等，作为专业赛车座椅为喜好运动的消费者提供了多款式多品种的选择。

一流的质量当然价位也是一流的，基本上一个座椅的价位在1万元人民币以上。

5.5儿童安全座椅

儿童汽车安全座椅在国外已经是普及到家庭的用品了，但是在我国，很多车主跟本不知道儿童安全座椅的存在。

很多人都认为，乘车时将孩子抱在怀里是最安全的，但实际上这样做是非常危险的！

根据可靠数据，如果按照40公里/小时的速度紧急刹车，一个10斤重的儿童会相当于200斤！

所以在此情况下，如果把孩子抱在怀中，家长是根本无法保护孩子的。

据美国高速公路交通安全局的统计，使用安全座椅可以将冲撞以外事故中孩子的死亡率降低71%。

正确使用儿童安全座椅就变得尤为重要。

首先，儿童安全座椅应安装在汽车的后座上。

如果放在前座，发生碰撞时前风挡玻璃会伤到孩子，而在后座上的儿童座椅还可以让前排座椅的后部当作撞击时的缓冲。

很多车辆的前排安全气囊可以很好地保护乘客，但是对于那些骨骼上未发育完全的孩子来说，这无疑是可以致命的杀手。

如果儿童的身高低于汽车座椅或体重超过座椅的最大安全承重，儿童安全座椅就应该后向安装。

如果采用前向式安装，幼小的孩子颈部极易受到过大的冲击力而变形。

后向式安装最大限度地吸收了撞击冲力，使孩子脆弱的颈部得到

保护。

但当孩子的身高超过座椅或体重超过安全标准后，这样的后向安装就相对不安全了。

总之，后向安装和前向安装取决于孩子的大小，同时在购买的时候也应该咨询专业的技术人员，详细了解后再进行安装。

所以，笔者提醒那些带着孩子的年轻父母，在您带孩子外出的时候，一定不要忘记给心爱的小宝宝配备一个儿童安全座椅，只有这样才能够避免意外的发生。

6.方向盘的设计

6.1方向盘造型美观、手感更好；方向盘可实现高度±25mm高度调节，前后±5０倾角调节，以适应不同身高驾驶者的驾驶习惯6.2方向盘设计要求

1.事故发生时，对驾驶员造成的伤害最小。

（出于安全性的考虑）2.不妨碍驾驶员对以表的观察。

3.良好的耐磨性，不易磨损，有良好的寿命。

（出于可靠性的考虑）4.不易燃烧。

（出于安全性的考虑）5.不易反光。

（出于生理考虑）

6.有良好的舒适性，减少驾驶员的疲劳程度。

（出于生理考虑）6.3轮辐的设计

为使驾驶员能有很好的观察仪表盘的要求，轮辐应该尽可能的不占空间，辐数越少越好，两辐的选用能够很还的解决此问题。

6.4方向盘的集成控制区设计

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7.色彩设计

色彩对于驾驶员心理以及精神状态起到了不容忽视的影响效果，良好的色彩设计有助于缓解驾驶压力，舒适宜人，提高驾驶员工作效率，并起到警示以及保护的作用，从而达到驾驶安全。

如下表所示：

表4-4-1色彩心理感受

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此外，色彩对人的心理状态，对人的情绪也有影响。

表4-4-2色彩的具体与抽象联想

表4-3-3三类色的应用

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